无需外部设备就能重新配置微波光子的滤波器

　　瑞士洛桑联邦理工学院光子系统实验室的研究人员发明了一种无需外部设备就能重新配置微波光子的滤波器。这为更紧凑、更环保的滤波器铺平了道路，这些滤波器将更实用、更便宜。潜在的应用包括检测和通信系统。

　　

　　光子将在无数任务中取代电子，因为它们移动速度更快，消耗的能量更少。这些微小的光粒子还有一个好处，那就是出奇的灵活，它们的频率范围是电子的1000到10000倍。因此，使用光而不是电来操纵微波，可以为技术人员提供更广阔的带宽。微波光子在通信系统、物联网和波束成形中特别有用。但目前，微波光子系统仍然不能在计算机芯片上产生光脉冲。

　　洛桑联邦理工学院光子系统实验室的研究人员刚刚在这一领域取得了重大突破：他们开发出了可重构的射频滤波器，可以在不需要笨重的外部设备的情况下产生高质量的微波。通过在微蜂窝内的两个脉冲之间产生干扰，他们能够准确地控制脉冲，以便重新配置出射频。

　　将光源集成到芯片中

　　

　　微波光子滤波器将传入的射频转换成光信号，然后由光子器件处理，以提取信息。一个光感受器将信号转换回射频。今年4月，洛桑联邦理工学院的另一个实验室的研究人员就成功地在氮化硅芯片上生成了不同类型的微梳子，以产生高质量的孤波脉冲信号。剩下的就是证明这些脉冲信号可以用来重新配置微波，而且该系统与之前更为笨重的设备一样灵活、线性、光谱纯净、无噪音，这正是光子系统实验室的研究人员优化芯片的目的。

　　这些比硬币还小的芯片所采用的技术是基于光与周围环境的相互作用。信号的波长可以通过改变光源或改变其通过的光通道的形状或材料来修改。

　　光子系统实验室的卡米尔·布雷斯解释说：“使用一个可以结合多个波长的光源意味着我们可以让过滤器的结构相当简单。”研究人员能够用微型片上光学谐振器取代笔记本电脑大小的光发生器，利用激光脉冲产生完美的孤波。

　　改变输出频率

　　

　　这些滤波器要想在各种应用中投入实际使用，还需要能够改变出射频率。

　　光子系统实验室的博士生、该研究的主要作者胡建奇说：“目前的滤波器需要通过可编程的脉冲形状来设置出射频率和改善波质量，这使得系统复杂且难以投入使用。”为了克服这一障碍，研究人员在两个孤波之间产生片上干扰，通过修改它们之间的角度，使其能够重新配置滤波器频率。这一突破意味着这些系统可以做到完全便携，并与5G和太赫兹波一起使用。